工业齿轮油初级版知识讲座.docx

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工业齿轮油初级版知识讲座

工业齿轮油（初级版）

工业油是指用于高速轻载、高速重载、低速重载大体三种运动和动力的传递的齿轮油，工业齿轮油广泛用于各种圆柱齿轮、斜齿轮、正齿轮、人字齿轮及直、斜、螺旋伞状齿轮等机械传动装置，在采矿、冶金、纺织、电力、建筑、机械制造等行业中应用。

据2000年统计我国年产车辆齿轮油3.6万吨，工作齿轮油1.5万吨，品种齐全，质量达到或接近国际先进水平，完全满足国内润滑油市场的需要。

但我国齿轮油在润滑油产品结构中所占的比例为2.3%，比例偏低，而发达国家为5%以上，原因是我国相当一部分齿轮设备使用了全损耗系统用油造成润滑不良，给设备带来损失。

国际标准化组织ISO将润滑剂及其有关产品按其产品应用场合分为18类，我国在1987年发GB7631.1等效采用ISO6743/0标准制定了我国润滑剂有关产品（L类）的分类标准，又增加了特殊润滑剂S类，变成19类，这就把千变万化的润滑剂规范化了，齿轮油属于C类。

齿轮油按用途可分为车辆齿轮油和工业齿轮油，二者在使用条件上的差异决定了对使用性能要求的不尽相同。

齿轮油的评定方法除了粘度、粘度指数、闪点、水分、机械杂质、铜片腐蚀、起泡性等项目外，工业齿轮油注重于极压抗磨性、氧化安定性和抗乳化性能的评定。

1．简述国内、国外工业齿轮油的发展历程、技术水平现状和发展方向

最早的工业齿轮油采用残渣油，利用残渣中的硫粉做极压剂，同时加入脂肪酸增大黏附性。

此种润滑油可以满足螺旋伞齿轮的润滑要求，但添加剂的溶解性差，安定性差，腐蚀性大，高负荷下的抗擦伤性差。

二十世纪，由于市场要求极压性、安定性以及抗腐蚀性好的齿轮油，加上添加剂和生产技术的进步，从而发现了新型的铅皂——硫化油脂（鲸鱼油）系极压剂。

这类极压剂抗磨性好，抗腐蚀性好，一直沿用到现在才基本上被硫-磷型极压齿轮油所代替。

六十年代末期七十年代初期，由于钢铁工业的迅速发展，大量采用高速、大型、通用设备，对工业齿轮油的质量要求大大提高。

在1968年前后制得一系列性能优于铅皂——硫化脂肪型的硫-磷型极压工业齿轮油。

目前多数极压工业齿轮油是硫磷型齿轮油。

美国钢铁公司224规格为世界最高水平的工业齿轮油，该规格不论对油品的极压性能、抗乳化性能、防锈性能还是热氧化性能都比其他规格严格。

我国工业齿轮油从70年代初期开始发展，首先研制和生产了普通工业齿轮油，其性能相当于AGMA250.03和USS224。

70年代中期，随着钢铁公司，煤炭工业，水泥工业等的发展，尤其是这些部门引进了一批比较先进的设备，对工业齿轮油提出了很高的要求，经过“七.五”“八.五”攻关研制了其性能水平相当于AGMA250.03和USS224的重负荷工业齿轮油，复合剂与国内外水平相当，我国根据美国齿轮制造协会及美钢标准，分别制定了自己的工业闭式齿轮油国家标准，标准号为-GB5903-1995。

其中L-CKD工业闭式齿轮油质量完全达到美钢USS224标准，从而使我国工业闭式油的质量水平与国外同类产品相当，满足了国内机械、钢铁、建材、煤炭等行业的需求。

目前，美国钢铁公司224规格为世界最高水平的工业齿轮油，但达到USS224规格的油品一般未对热氧化够的沉淀物进行评价。

随着齿轮设计精度的要求、流线型设计等因素，使齿轮的操作温度，承载负荷越来越大，齿轮间的公差越来越小，齿轮切线速度加快，要求工业齿轮油要具有优良的氧化安定性和热安定性，以延长油品的换油周期，而目前的满足USS224规格的齿轮油无法满足使用要求，需要对热安定性、氧化安定、硫磷保持能力等性能进行改进。

我国工业开式齿轮油与国外相比，差距较大，目前只能生产普通开式齿轮油，其质量水平介于AGMA251.02R&O抗氧防锈型油与AGMA251.02（MildEP）中极压油之间。

根本达不到AGMA251.02（5EP）高极压油。

2．工业齿轮油的特性

闭式齿轮传动润滑的特点和作用

（1）与滑动轴承相比，多数齿轮的齿廓曲率半径小，一般为几十毫米，因此形成油楔的条件差。

（2）齿轮的轮面接触应力非常高，一些重载机械如水泥磨机、起重机、卷扬机和轧钢机减速器齿轮齿面接触应力可达４００～１０００ＭＰａ。

（3）齿面间既有滚动又有滑动，而且滑动的方向和速度变化急剧。

（4）润滑是断续性的，每次啮合都需重新形成油膜，形成油膜的。

开式齿轮传动润滑的特点和对其润滑剂性能的要求

开式齿轮传动中易落入尘、屑等外部介质而造成润滑油污染，齿轮易产生磨料磨损。

当对开式齿轮采取覆盖挡尘后，在相同的工作条件下，开式齿轮的润滑要求与闭式齿轮相同。

开式齿轮传动通常使用高粘度油、沥青质润滑剂或润滑脂，并在比较低的速度下能较为有效的工作。

目前有三个档次的开式齿轮油分类，即普通开式齿轮油（ＣＫＨ）、极压开式齿轮油（ＣＫＪ）及溶剂稀释型开式齿轮油（ＣＫＭ）。

开、闭两式齿轮对润滑油的要求

开、闭两式齿轮对润滑油的要求：

具有合适的粘度及良好的粘温性能；足够的极压抗磨性；良好的热氧化安定性；良好饿抗乳化性；良好的抗泡沫性；良好的防锈防腐性。

在选取开式齿轮传动润滑油时，应考虑下列因素：

①封闭程度；②圆周速度；③齿轮直径尺寸；④环境；⑤润滑油的使用方法；⑥齿轮的可接近性。

除了在某些场合下润滑油可以循环回流以外，应设置油池。

开式齿轮传动的润滑方法一般是全损耗型的，而任何全损耗型润滑系统，最终在其齿轮表面只有薄层覆盖膜，它们常处在边界润滑条件下，因为补充到齿面的新油或脂，会由于齿面压力作用而被挤出，加之齿轮回转时离心力等的综合作用，只能在齿面上留下一层薄油膜，再考虑到齿轮的磨合作用，因此润滑油必须具备高粘度或高稠度和较强的粘附性，以确保有一层连续的油膜保持在齿轮表面上。

2.1油品命名（产品牌号的含义）、分类标准及其适用范围。

工业齿轮油分为以下几种：

（1）抗氧防锈齿轮油：

以精制矿油为基础油，具有抗氧、抗氧、防锈、抗泡等特点，无极压抗磨等添加剂，适用于轻负荷下运转的齿轮，如齿面接触应力小于500N/mm2的一般齿轮传动。

（2）中负荷工业齿轮油：

在抗氧防锈油的基础上提高了极压抗磨性。

适用于中等负荷运转的齿轮，如齿面接触应力小于1100N/mm2的一般齿轮传动。

国外常常用重负荷工业齿轮油代用，不设此档，我国根据国内机械状况，保留了这一档次。

（3）重负荷工业齿轮油：

在中负荷工业齿轮油的基础上进一步提高了极压抗磨性、热氧化安定性、抗乳化性。

适用于重负荷、高温有水混入等工况下运转的齿轮。

如齿面接触应力大于1100N/mm2的冶金轧钢、井下采掘等高温、有冲击、含水部位的齿轮传动。

它是闭式齿轮油中的最高质量档次。

（4）涡轮涡杆油：

适用于钢-铜结构的涡轮涡杆传动系统。

是以精制矿油和油脂为基础油，除具有明显的降低摩擦系数的特点外，还具有抗氧、抗腐、防锈、抗泡等能力。

有极压型和非极压型之分。

2.2．规格标准。

1）国际标准（ISO）及国内（GB）采标情况。

2）粘度规格标准（规格指标）。

我国工业齿轮油按GB3141“工业用润滑油粘度分类”标准进行粘度牌号的分类。

表1列出新旧粘度等级以及与美国齿轮制造商协会（AGMA），国际标准化组织（ISO）的粘度等级的对应关系，工业齿轮油分类见表2。

表1工业齿轮油的粘度等级

GB3141粘度级

40℃运动粘度

/mm2·s-1

相当于旧牌号

（50℃粘度）

AGMA①粘度级

ISO粘度级

N68

N100

N150

N220

N320

N460

N680

61.2～74.8

90～100

135～165

198～242

288～352

414～506

612～748

120

200

250

350

2EP

3EP

4EP

5EP

6EP

7EP

8EP

VG68

VG100

VG150

VG220

VG320

CG460

VG680

①AGMA9EP相当ISO粘度1500;

10EP、11EP、12EP、13EP粘度分别为3200、4600、6800、32000；

13EP100℃运动粘度182～214mm2/s;

14R0100℃运动粘度429～858mm2/s;

15R0100℃运动粘度858～1715mm2/s;

表2工业齿轮润滑剂分类（ISO/DIS6743/6）

字母

总应用

特殊应用

更具体应用

组成和特性

ISO-L的符号

典型应用

备注

齿轮

闭式齿轮

连续润滑（飞溅、循环或喷射）

精制矿油，并具有抗氧、抗腐（黑色和有色金属）和抗泡性

CKB油，并提高其极压和抗磨性

CKC油，并提高热/氧化安定性，使能用高温

CKB油，并具有低的摩擦系数

CKB

CKC

CKD

CKE

在轻负荷下运转的齿轮

在一般或中等恒定油温和重负荷下运转的齿轮

在高的恒定油温和重负荷下运转的齿轮

在高摩擦下运转的齿轮（例如蜗轮）

相当于AGMA250.03中R&O型

相当于AGMA250.03中EP型

相当于美钢224中的EP型

相当于AGMA250.03中COMP型

具有抗氧、抗磨和抗腐蚀（黑色和有色金属）性的润滑剂，极端温度条件使用（低或高温）

CKS型润滑剂，用于极端温度条件（低和高温）和重负荷

CKS

CKT

在很低、低或很高的恒定液体温度和轻负荷下运转的齿轮

1）相当于A250.03中的合或烃油

2）这类产品要求高性能，可以是合成油或全合成油的基础油，冒与某些经常使用矿物的设备的相容性问题的危险

连续喷溅润滑

具有极压和抗磨性的润滑脂

CKG

在轻负荷下运转的齿轮

装有安全档板的开式齿轮

间断或滴入或机械应用

通常是具有抗腐蚀性的沥青型产品

CKH油，并具有和提高其极压和抗磨性

改善了极压、抗磨和抗腐蚀性、热安定性的润滑脂

CKH

CKJ

CKL

在中等环境温度和通常在轻负荷下运转的圆柱型或斜齿轮

在高或很高的环境温度和重负荷下运转的圆柱齿轮或斜齿轮

1）在ISO6743/1中确定的AB油可以用于与CKJ油相同的使用场合。

为使用方便，这些产品可以含有挥发性稀释剂。

（在这种情况下，产品表示为CKH-DIL或CKJ-DIL）

间断应用

改善了抗擦伤性和抗腐蚀性的粘性产品

CKM

偶尔在特别重负荷下运转的齿轮

本产品不能喷射

注：

⑴这些应用可以涉及几种脂。

供应者应指出脂的命名符合ISO6743/9标准。

3）质量规格标准（规格指标）。

表3、表4和表5分别列出了开式工业齿轮油，蜗轮蜗杆齿轮油和闭式齿轮油的规格标准。

表3普通开式齿轮油（SH0363-92）（代替SY1232-85）

项目

质量指标

试验方法

粘度等级

100

150

220

320

相近的原牌号

1号

2号

3号

4号

运动粘度（100℃）/mm2·s-1

60-75

90-110

135-165

200-245

290-350

附录A

闪点（开口）/℃不低于

200

210

GB267

钢片腐蚀（45钢片，100℃，3h）

合格

SH/T0195

防锈性（蒸馏水，15钢）

无锈

GB/T11143

最大无卡咬负荷PB，/N不小于

700

GB3142

清洁性

必须无砂子和磨料⑴

⑴用5-10倍直馏汽油稀释、中速定量滤纸过滤、乙醇苯混合液冲洗残渣,观察滤纸必肱无砂子和磨料。

表4蜗轮蜗杆齿轮油（SH0094-91）

项目

质量指标

试验方法

品种

L-CKE

L-CKE/P

质量等级

一级品

合格品

一级品

合格品

粘度等级（按GB3141）

220

320

460

680

1000

220

320

460

680

1000

220

320

460

680

1000

220

320

460

680

1000

运动粘度（40℃）/mm2·s-1

198

～

242

288

～352

414

～506

612～

748

900

～

1100

198

～

242

288

～352

414

～506

612～

748

900

～

1100

198

～

242

288

～352

414

～506

612～

748

900

～

1100

198

～

242

288

～352

414

～506

612～

748

900

～

1100

GB/T265

闪点（开口）/℃不低于

200

220

180

200

220

180

GB/T3536

粘度指数不小于

GB/T1995

倾点/℃不高于

-6

-12

-6

GB/T3535

水溶性酸或碱

无

GB/T259

机械杂质（%）不大于

0.02

0.05

0.02

0.05

GB/T511

水分（%）不大于

痕迹

GB/T260

中和值/mgKOH·g-1不大于

1.3

1.0

1.3

GB/T4945

皂化值/mgKOH·g-1

9～25

5～25

不大于25

GB/T8021

腐蚀试验（铜片，100℃，3h）/级

不大于

GB/T5096

蒸馏水

液相锈蚀试验：

合成海水

无锈

GB/T11143

无锈

沉淀值/ml不大于

0.05

SH/T0024

硫含量（%）不大于

1.00

1.25

SH/T0303

氯含量（%）不大于

0.03

SH/T0161

抗乳化性（82C，40-37-3ml）/min

不大于

GB/T7305

（续）

项目

质量指标

试验方法

品种

L-CKE

L-CKE/P

质量等级

一级品

合格品

一级品

合格品

泡沫性（泡沫倾向/泡沫稳定性）/ml·ml-1

24℃不大于

93.5℃不大于

后24℃不大于

75/10

-/300

-/25

-/300

GB/T121579

氧化安定性②（酸值达到

2mgKOH/g时间）/h不大于

350

GB/T12581

综合磨损指数（1500r/min）,/N

不小于

392

GB/T3142

剪切安定性试验③（40℃

运动粘度下降率）（%）不大于

SH/T0505

①对矿物油型,未加含氯添加剂时可不测定含量。

②保证项目，每年测定一次。

③加有增粘剂的粘度级油必须测定。

表5工业闭式工业齿轮油（GB5903-95）

项目

质量指标

试验

方法

品种

L-CKB

L-CKC

L-CKD

质量等级

一等品

合格品

一等品

粘度等级（按GB3141）

100

150

220

320

100

150

220

320

460

680

100

150

220

320

460

680

100

150

220

320

460

680

运动粘度（40℃）/mm2·s-1

～

110

135

～

165

198

～242

288

～352

61．2

～

74.8

90～

110

135～

165

198～

242

288～

352

414～

506

612～

748

61．2

～

74.8

90～

110

135～

165

198～

242

288～

352

414～

506

612～

748

90～

110

135～

165

198～

242

288～

352

414～

506

612～

748

GB/T265

粘度指数①不小于

GB/T2541

闪点（开口）/℃不低于

180

200

180

200

180

200

180

200

GB/T267

倾点/℃不高于

-8

-5

-8

-5

-8

-5

GB/T3535

水分（%）不大于

痕迹

GB/T260

机械杂质（%）不大于

0.01

0.02

GB/T511

腐蚀试验/级

（铜片）121℃，3h不大于

100℃，3h不大于

GB/T5096

液相锈蚀试验

蒸馏水

合成海水

无锈

GB/T11143

氧化安定性②

中和值达2.0mgKOH/g

/h不小于

750

GB/T12581

氧化安定性②

a.（95℃，312h）

100℃运动粘度增长（%）不大于

SH/T0123

b.（121℃，312h）

100℃运动粘度增长（%不大于

沉淀值/ml不大于

0.1

SH/T0024

（续）

项目

质量指标

试验

方法

品种

L-CKB

L-CKC

L-CKD

质量等级

一等品

合格品

一等品

旋转氧弹（150℃）/min

报告

SH/T0193

泡沫性（泡沫倾向/泡沫稳定性）/ml·ml-1

24℃不大于

93．5℃不大于

后24℃不大于

75/10

GB.T12579

抗乳化性（32℃）

油中水（%）不大于

乳化层/ml不大于

总分离水/ml不小于

0.5

2.0

1.0

2.0

1.0

4.0

1.0

2.0

1.0

4.0

2.0

1.0

GB/T8022

Timken机试验（OK负荷）/N（lb）②

不小于

200（45）

267（60）

GB/T11144

FZG（或GL-100）齿轮试验

机试验（A/8.3/90），

通过/级②不小于

SH/T0306

四球机试验

负荷磨损指数/N（kgf）不小于

烧结负荷，PD/N（kgf）

磨斑直径，（1800r/min，

196N60min,54℃）/mm不大于

441（45）

2450（250）

0.35

GB/T3142

SH/T0189

项目

质量指标

试验

方法

品种

L-CKB

L-CKC

L-CKD

质量等级

一等品

合格品

一等品

剪切安定性（齿轮机法）③

剪切后40℃运动粘度/mm2·s-1

在等级粘度范围

SH/T0200

热安定性（135℃，168h）④

铜棒失重，mg/200ml

钢棒失重，mg/200ml

总沉渣重，mg/100ml

40℃运动粘度变化（%）

中和值变化（%）

铜棒外观

钢棒外观

报告

SH/T0209

①MⅥ基础油油生产的L-CKB、L-CKC（一等品和合格品），粘度指数允许不低于70。

②氧化安定性，Timken机试验和FZG齿轮机试验为保证项目，每年抽查一次，但必须合格；L-CKC合格品在Timken机试验和FZG齿轮机试验两项中，只要求测试其中之一。

③不含粘度添加剂的L-CKC、L-CKD，不测定剪切安定性。

④热安定性为抽查项目。

2.3工业齿轮油评定台架和主要模拟评定台架。

常见的模拟试验

（1）四球试验机模拟试验（Fourball）

　　四球试验机模拟试验可以测定润滑油脂的减摩性、抗磨性和极压性。

减摩性用摩擦系数“f”表示；抗磨性用磨痕直径“d”表示；极压性用最大卡咬负荷“PªB”和烧结负荷“PªD”表示。

　　国标准试验方法有GB/T12583润滑剂承载能力测定法、SH/T0189润滑油磨损性能测定法、SH/T　0202润滑脂四球机极压性测定法、SH/T0204润滑脂四球机磨损性测定法。

　国外标准试验方法有美国ASTMD2783润滑油极压性测定法、ASTMD4172润滑油抗磨性测定法、ASTM

D2596润滑脂极压性测定法、ASTMD2266润滑脂抗磨性测定法。

（2）梯姆肯（Timken）试验机模拟试验

　　梯姆肯试验机模拟试验评定润滑油脂的抗擦伤能力，用OK值作为评定指标。

　　中国标准试验方法有GB/T11144润滑油脂极压性测定法。

　　国外标准试验方法有美国ASTMD2782润滑油极压性测定法、ASTMD2509润滑脂极压性测定法。

（3）法莱克斯（Falex）试验机模拟试验

　　法莱克斯试验机模拟试验可以评定润滑剂的极压性和抗磨性，以试验失效（发生卡咬）时的负荷作为评定指标。

　　中国标准试验方法有SH/T0187润滑油极压性测定法、SH/T0188润滑油抗磨性测定法。

　　国外标准试验方法有美国ASTMD4007测定液体润滑剂极压性标准方法（O型）、ASTM

D2670和2714测定液体润滑剂磨损特性标准方法（I型）。

（4）成焦板试验

　　成焦板试验是用加热的润滑油与高温（310～320℃）铝板短暂接触而结焦的倾向来评定润滑油的热安定性。

此方法与Caterpillar

1H2和1G2发动机试验有一定的相关性。

　　中国标准试验方法有SH/T0300曲轴箱模拟试验方法。

　　国外标准试验方法有美国FTM3462成焦板试验（QZX法）。

（5）FZG齿轮试验

　　FZG齿轮试验用于测定钢对钢直齿轮所用润滑剂

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